PAGEPAGE2第8章水溶液中的離子平衡（6）1．二氧化碳的回收利用是環(huán)保領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)課題。(1)在太陽(yáng)能的作用下，以CO2為原料制取炭黑的流程如圖所示。其總反應(yīng)的化學(xué)方程式為__CO2eq\o(=,\s\up7(△或太陽(yáng)能),\s\do5(FeO))C＋O2__。(2)CO2經(jīng)過(guò)催化加氫合成低碳烯烴。其合成乙烯的反應(yīng)為2CO2(g)＋6H2(g)CH2=CH2(g)＋4H2O(g)ΔH幾種物質(zhì)的能量(在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，規(guī)定單質(zhì)的能量為0，測(cè)得其他物質(zhì)生成時(shí)所放出或吸收的熱量)如表所示：物質(zhì)H2(g)CO2(g)CH2=CH2(g)H2O(g)能量/(kJ·mol－1)0－39452－242則ΔH＝__－128kJ·mol－1__。(3)在2L恒容密閉容器中充入2molCO2和nmolH2，在一定條件下發(fā)生(2)中的反應(yīng)，CO2的轉(zhuǎn)化率與溫度、投料比[X＝eq\f(nH2,nCO2)]的關(guān)系如圖所示。①X1__>__X2(填“>”“<”或“＝”，下同)，平衡常數(shù)KA__>__KB。②若B點(diǎn)的投料比為3，且從反應(yīng)開始到B點(diǎn)需要10min，則v(H2)＝__0.225mol·(L·min)－1__。(4)以稀硫酸為電解質(zhì)溶液，利用太陽(yáng)能將CO2轉(zhuǎn)化為低碳烯烴，工作原理如圖：①b電極的名稱是__正極__。②產(chǎn)生丙烯的電極反應(yīng)式為__3CO2＋18H＋＋18e－=CH3CH=CH2＋6H2O__。解析(1)由圖示可知CO2在FeO的催化下分解生成C和O2。(2)ΔH＝＋52kJ/mol＋4×(－242kJ/mol)－2×(－394kJ/mol)＝－128kJ/mol。(3)①其他條件相同時(shí)，投料比越大，H2的轉(zhuǎn)化率越低、CO2的轉(zhuǎn)化率越高，所以X1>X2；由(2)可知，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，且TA<TB，所以KA>KB；②v(H2)＝3v(CO2)＝3×eq\f(\f(2mol×75%,2L),10min)＝0.225mol/(L·min)。(4)①與a電極相連的電極上CO2得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成乙烯、丙烯等，所以該電極是電解池的陰極，與電源的負(fù)極相連，即a極是負(fù)極，b極是正極；②丙烯是由CO2在酸性條件下得電子發(fā)生還原反應(yīng)得到的。2．氮的氧化物(如NO2、N2O4、N2O5等)應(yīng)用很廣，在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化。(1)N2O5可通過(guò)電解或臭氧氧化N2O4的方法制備。電解裝置如圖甲所示(隔膜用于阻止水分子通過(guò))，其陽(yáng)極反應(yīng)式為__N2O4＋2HNO3－2e－=2N2O5＋2H＋__。已知：①2NO(g)＋O2(g)=2NO2(g)ΔH1②NO(g)＋O3(g)=NO2(g)＋O2(g)ΔH2③2NO2(g)N2O4(g)ΔH3④2N2O5(g)=4NO2(g)＋O2(g)ΔH4則反應(yīng)N2O4(g)＋O3(g)=N2O5(g)＋O2(g)的ΔH＝－eq\f(1,2)ΔH1＋ΔH2－ΔH3－eq\f(1,2)ΔH4。(2)N2O5在一定條件下發(fā)生分解：2N2O5(g)=4NO2(g)＋O2(g)。某溫度下測(cè)得恒容密閉容器中N2O5濃度隨時(shí)間的變化如下表：t/min012345c(N2O5)/(mol·L－1)1.000.710.500.350.250.17設(shè)反應(yīng)開始時(shí)體系壓強(qiáng)為p0，第2min時(shí)體系壓強(qiáng)為p，則p∶p0＝__1.75__；1～3min內(nèi)，O2的平均反應(yīng)速率為__0.09mol·L－1·min－1__。(3)N2O4與NO2之間存在反應(yīng)為N2O4(g)2NO2(g)。將一定量的N2O4放入恒容密閉容器中，測(cè)得其平衡轉(zhuǎn)化率[α(N2O4)]隨溫度變化如圖乙所示。的關(guān)系充入容積為10L的恒容絕熱密閉容器中，反應(yīng)過(guò)程中CO的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化如圖甲所示。(1)下列說(shuō)法中可以說(shuō)明可逆反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)的是__abd__(填字母)。a．容器內(nèi)壓強(qiáng)不再變化b．容器中溫度不再變化c．混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不再變化d．CO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不再變化(2)①在T℃時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，該化學(xué)反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝__64__，平衡時(shí)，保持其他條件不變，再向其中充入CO(g)、SO2(g)、S(g)、CO2(g)各1mol，此時(shí)v正__>__v逆(填“＞”“＜”或“＝”)。②甲圖中a、b分別表示在一定溫度下，使用質(zhì)量相同但表面積不同的催化劑時(shí)，達(dá)到平衡過(guò)程中n(CO)的變化曲線，其中表示催化劑表面積較大的曲線是__a__(填“a”或“b”)。Ⅱ.氧化鋅吸收法(3)該法發(fā)生的主要反應(yīng)為ZnO(s)＋SO2(g)=ZnSO3(s)，純ZnO的懸浮液的pH約為6.8，脫去SO2的過(guò)程中，測(cè)得pH隨時(shí)間t的變化如圖乙所示，已知硫原子總量一定的SOeq\o\al(2－,3)、HSOeq\o\al(－,3)、H2SO3的混合溶液中各組分的含量與pH的關(guān)系如圖丙所示。①充分吸收SO2后的混合體系中硫元素的主要存在形式是__HSOeq\o\al(－,3)__。②結(jié)合圖乙與圖丙分析，bc段發(fā)生的主要反應(yīng)的化學(xué)方程式是__ZnSO3＋SO2＋H2O=Zn(HSO3)2__。Ⅲ.氫氧化鈉溶液吸收法(4)用NaOH溶液充分吸收SO2得到NaHSO3溶液，然后電解該溶液可制得硫酸。電解原理示意圖如圖丁。請(qǐng)寫出開始時(shí)陽(yáng)極反應(yīng)的電極反應(yīng)式：__HSOeq\o\al(－,3)＋H2O－2e－=SOeq\o\al(2－,4)＋3H＋__。解析(1)根據(jù)方程式可知該反應(yīng)是一個(gè)氣體分子數(shù)不變的反應(yīng)。a項(xiàng)，由于是恒容絕熱容器，反應(yīng)一定伴有熱量變化，故若反應(yīng)未達(dá)平衡，氣體分子數(shù)不變，溫度一定變化，容器中壓強(qiáng)一定會(huì)變，則壓強(qiáng)不變反應(yīng)到達(dá)平衡，正確；b項(xiàng)，容器內(nèi)溫度不變，說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡，正確；c項(xiàng)，反應(yīng)前后氣體總質(zhì)量不變，氣體分子數(shù)不變，故氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量一定不變，錯(cuò)誤；d項(xiàng)，CO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不變，說(shuō)明反應(yīng)一定到達(dá)平衡狀態(tài)，正確。(2)①根據(jù)方程式：2CO(g)＋SO2(g)S(g)＋2CO2(g)eq\f(起始濃度,mol·L－1)0.10.0500eq\f(轉(zhuǎn)化濃度,mol·L－1)0.080.040.040.08eq\f(平衡濃度,mol·L－1)0.020.010.040.08代入平衡常數(shù)表達(dá)式可得K＝eq\f(0.082×0.04,0.022×0.01)＝64；若再加入各物質(zhì)1mol，則Qc＝eq\f(0.182×0.14,0.122×0.11)<64，平衡正向移動(dòng)，